Ключевым принципом биологии развития является то, что во время формироания паттерна клетки воспринимают локальные концентрации морфогена, распределяющегося в виде градиента, это заставляет клетки выбирать соотв. пути дифференцировки. Но как такая простая информация в действительности активировать ряд врожденных сигнальных путей, необходимых для формирования паттерна сложных структур?

Недавнее исследование Piddini and Vincent показало, что у Drosophila melanogaster морфоген Wingless (Wg) гораздо больше, чем просто триггер генной экспрессии дозово-зависимым образом. Он также активирует два неавтономных ингибирующих пути, которые модулируют реакцию окружающих клеток к Wg сигналу и тем самым улучшают их способность распознавать свое положение в градиенте Wg.

Авт. использовали модель, в которойсигнал Wg был нарушен во всех или в части имагинальных дисков D. melanogaster, и они наблюдали экспрессию генов мишеней для Wg. Эти мишени включали dll (которая индуцируется средними и низкими уровнями Wg в первом личиночном возрасте) и sens (который индуцируется высокими уровнями Wg в третьем личиночном возрасте).

Если Wg сигнал снижался постепенно вдоль всего имагинального диска, так что он оказывался отсутствующим в конце третьего личиночного возраста, то экспрессия dll поддерживалась в отсуствие Wg. Однако экспрессия sens полностью исчезала у этих модельных животных, демонстрируя, что экспрессия sens нуждается в постоянной передаче сигналов Wg.

Авт. также установили, что происходит если передача сигналов Wg избыточно активирована мозаичным образом. В дисках с небольшими участками клеток с высоким уровнем передчи сигналов среди клеток дикого типаe (WT), экспрессия dll проявлялась нормально в большинстве клеток WT; однако экспрессия dll была снижена в WT клетках, непосредственно примыкающих к клеткам с высокой активностью передачи сигналов Wg. В мозаиичных дисках с более крупными участками клеток с высоким уровнем предачи сигналов экспрессия dll была снижена в большинстве WT клеток, а экспрессия sens полностью отсутствовала во всех WT клетках. Избыток передачи сигналов Wg ингибирует экспрессию dll и sens в соседних WT клетках, указывая тем самым, что эти гены мишени для Wg чувствительны к механизму неавтономной негативной петли обратной связи, который активируется как результат сигнальной трансдукции Wg.

Одним из кандидатов на роль этого негативного сигнала является Notum, phospholipase, которая является ингибитором передачи сигналов Wg. Авт. использовали ту же самую мозаичную модель, описанную выше, и клетки с избыточной экспрессией Wg оказались также итощенными по Notum посредством RNA interference. Экспрессия sens оказывалась восстановленной в WT клетках, демонстрируя тем самым, что Notum необходим, чтобы супрессировать экспрессию sens. Однако, экспрессия dll не восстанавливалась в WT клетках: дополнительный сигнал , следовательно, д. быть ответственен за наблюдаемую супрессию dll. Авт. предполагают. что этот второй сигнал может обеспечиваться с помощью секретируемого белка или с помощью более слабого влияния, типа механического напряжения.

Это исследование подкрепляется одним из случаев, при котором финальная клеточная реакция на паттерн-формирующий сигнал модулируется с помощью вторичных клеточных взаимодействий. Такие механизмы могут оперировать в др. онтогенетических сценариях, чтобы достичь поразительной точности, наблюдаемой в процессе формирования паттерна.